高压液压排料阀填料的成功改进

唐 鹏，王 伟，桑建伟，张金明

(中石油大庆石化分公司塑料厂，黑龙江 大庆 163714)

中石油大庆石化分公司塑料厂高压聚乙烯装置的高压循环气系统中，YSV-64604、YSV-64605、YSV-64606、YSV-64607等4台高压液压排料阀是重要部件，阀门的开、关由液压系统驱动。在高温、高压、潮湿的环境下工作，填料经常发生泄漏，长期以来一直困扰生产的正常运行。为此组织了攻关小组，经过长时间的观察和研究，认为上述问题是填料形状存在缺陷、软填料安装方法不妥造成的。

一、软填料简介

1.工作原理

穿轴压盖将填料函内的软填料轴向压紧，使其产生塑性变形堵塞泄露间隙，实现密封。由于填料是弹塑性体，受到轴向压紧后压紧力沿轴向逐渐减少，使填料紧贴于轴表面的径向压紧力的分布由外端(压盖侧)向内端，介质压力的分布由内端逐渐向外端递减。当外端介质压力为零时，则泄漏趋近零，阀杆通过轴向位移实现阀门的开关。

2.石墨软填料的特点

石墨软填料结构简单、润滑性能良好，具有耐高温、化学稳定、拆装方便、成本较低等特点，但耐磨性差。软填料可制成圆形、长形、长方形、楔形、三角形、锥套形等多种形状，适用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨等转轴的密封。

3.使用工况和泄露原因

柔性石墨材质填料性能好，但在压力30MPa、温度180℃、介质为高温高压低聚物、每4h自动排料一次的工作条件下，频繁受到高压流体的冲击，容易变形和损坏，造成泄漏。按照公司HSE管理体系，高温、高压设备不能在设备运行中紧固密封，所以泄漏只能停机处理，影响全厂的生产乃至经济效益。

二、改进措施

为了保证填料密封的可靠性，必须保证填料对阀杆的径向压力满足密封要求。根椐填料密封的压力分布理论分析和各种填料设计的性能测试，得出填料的径向压力，即主密封压力计算公式：

式中：Pr——填料径向压力，MPa；

P0——填料压盖处轴向压力，MPa；

K——为填料压力比(又称应力系数)；

d1——为阀杆直径，mm；

d0——填料函孔径，mm；

S——填料深度，mm；

μ1——为填料与阀杆间的动摩擦系数；

μ2——为填料与填料函间的静摩擦系数。

通过研究计算，把柔性石墨软填料组(图1)改为耐高温高压的V形结构填料组(图2)，内、外增加了支撑环和压环，中间增加了隔离环。密封环和压环为填充聚四氟乙烯材质(填充了碳素纤维和青铜粉等元素)、支承环和中间隔离环为H62黄铜材质。根据填料函和阀杆的尺寸，分别加工出合适的V型填料组、密封环和支承环，要求加工后的填料组各零件尺寸公差必须达到改进方案所需的技术要求。

由于有支撑环、隔离环、压环等组合，V形填料组可以大大提高填料组的耐冲击强度，并提高压紧力的传导，满足密封要求。即使个别填料磨损或变形，也不会很快影响其他密封环的密封性能，可确保液压排料阀长周期运行。

三、效果

按照制定的技改方案，2005年3月利用高压聚乙烯装置停车检修时间，首先对1台YSV-64605进行了填料改进。经过1年多的运行观察，没有发生泄漏，密封性能良好，而未改进的其他3台液压阀的填料都有4~6次的填料更换记录。可见，改进后的液压阀密封效果明显。液压排料阀则由改进前运行周期2~3个月延长到3年，每年节省材料费和人工费约6万元、停车费用上千万元。